TWI431719B - An apparatus for drying and cleaning the inside of the reaction chamber in a plasma reactor, and a method of removing the adsorption by means of electrostatic adsorption by means of the apparatus in the removal of the element by means of the apparatus - Google Patents
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Description
本發明係關於一種在半導體製備過程中使用的等離子體反應器，尤指一種等離子體反應器中的元件去除吸附設備及其元件去除吸附方法。
通常，ESC(靜電吸盤)用於在等離子反應器的反應室裏面，且吸附那些用來蝕刻或沉澱的沉澱物的元件(例如，晶圓或玻璃基板)。當為ESC提供一吸力能源時，ESC通過靜電所產生的靜電吸力將元件吸附。
為了讓蝕刻過程或沉澱過程順利進行，元件必須穩固的吸附在ESC上。例如，在用於元件背面冷卻氣體的氦氣(He)中，相當於30托或更大的壓力下，元件必須能持續地吸附在ESC上。因此，元件的蝕刻過程或沉澱過程，高壓的直流(DC)電源給ESC電極提供該吸力能源。
為了在反應室內使元件完整的完成蝕刻或沉澱處理，需要把還穩固地吸附在ESC上面的元件，從ESC上去除吸附。一個常規去除吸附方法簡要介紹如下：如果蝕刻過程或沉澱過程結束時，切斷給ESC供電的吸力電源，將產生一抗靜電等離子。由於該防靜電等離子的電荷存在於元件和ESC之間，可透過一室內物體來完全放電卸載。如果該防靜電等離子消失，使元件就可以從ESC上去除吸附。
然而，傳統的去除吸附方法，把元件和ESC之間的電荷完全的放電卸掉過程需要耗費很長的時間。另外，根據傳統的去除吸附方法，在元件和ESC之間的電荷沒有完全被放電卸掉的情況經常發生。這種情況可導致間歇振盪現象，由於沒有完整的從ESC上去除吸附，會使得元件突然彈起來。元件便會被緊緊的卡在ESC上的情況，由於來自上升單元的支配力量造成的慣性力量可能使元件損壞。如果間歇振盪現象發生，元件將離開它原來在ESC上的位置，以及可能發生破碎。
如果元件離開它原來在ESC上的位置，它將成為一個失敗之元件，因為元件的位置發生了改變，當元件從反應室內拿出來時，將裝在一個表面裝載盒裡，或者元件去完成下一道程序。此外，如果出現大量的間歇振盪現象，元件可能會損壞。
到目前為止，元件和ESC之間的電荷是否完全放電卸載還很難檢測出來，因此，透過傳統的去除吸附方法，在這樣的去除元件對ESC的吸附方法中，減少間歇振盪現象或損壞事件的發生還是非常有難度的。
另一方面，在蝕刻過程或沉澱過程及去除吸附過程中，由於在反應室所產生的聚合物會使得ESC的表面被污染。因此，在元件從反應室拿出來後，將進行清洗ESC表面，而乾洗過程是為了用於完成下一個蝕刻過程或沉澱過程。如果在進行蝕刻過程或沉澱過程前而不進行乾洗過程，元件就不能穩固的吸附在ESC上，因為污染物粘在了ESC的表面。這將導致需要增加氦氣(He)的洩漏量來用於元件的背面，從而使得製作光滑的元件處理過程變得更難。因此，清潔ESC具有重要的意義。
傳統的ESC清洗過程是在元件去除吸附過程後單獨進行的。因此，除元件的去除吸附時間外還得消耗ESC的清洗時間。因此，處理數(即生產量)，即在一定的時間內等離子反應器用於處理的時間，非常有限。所以，要提高等離子反應器的生產量，需要有一種用於減少元件去除吸附的時間和ESC清洗時間的方法。
本發明之目的即在解決至少一個上述問題和/或缺點，提供至少一種下列優點。因此，本發明一較佳實施例為提供一種等離子體反應器中使用的元件去除吸附設備，其中透過一上升單元的方式，使一ESC(靜電吸盤)去除對一元件的吸附，及使用一ICP(電感耦合等離子體)源功率單元，或一CCP(電容耦合等離子體)頂端源功率單元來產生並保持一抗靜電之清洗等離子體，使該抗靜電之清洗等離子體充滿該元件和該ESC間之所有空間時，能夠在該元件、該ESC和一地板間所形成之密封電路結構中，使該抗靜電之清洗等離子體能夠有效地去除該元件和該ESC中的殘留電荷，及該抗靜電之清洗等離子體能夠乾燥清洗一反應室之內部及該ESC之表面，且透通過該上升單元的方式，使該ESC去除對元件吸附的過程中所產生之顆粒狀灰塵去除。
本發明之次一目的在另一較佳實施例為提供一種等離子體反應器中元件去除吸附方法，其中透過該上升單元的方式，使一ESC去除對一元件的吸附，及使用一ICP源功率單元，或一CCP頂端源功率單元來產生並保持該抗靜電的清洗等離子體，使該抗靜電之清洗等離子體充滿該元件和該ESC間之所有空間時，能夠在該元件、該ESC和一地板間所形成之密封電路結構中，使該抗靜電之清洗等離子體能夠有效地去除該元件和該ESC中的殘留電荷，及該抗靜電之清洗等離子體能夠乾燥清洗一反應室之內部及該ESC之表面，且透過該上升單元的方式，使該ESC去除對該元件吸附的過程中所產生之顆粒狀灰塵去除。
為達成上述目的之技術手段在於提供了一種等離子體反應器中使用的元件除靜電設備。該設備包括一上升單元、一ICP源功率單元及一控制器。其中該上升單元接收一上升控制信號後，將一元件提升並裝到一ESC之表面上。當該元件被提升後，該上升單元會支撐該元件，使該元件底面及該ESC表面上中部間形成之空間，與該元件底面及該ESC表面上邊緣部分間形成之空間，以保持同樣的狀態。
在一較佳實施例中，該ICP源功率單元包括一電感線圈及一RF(無線電頻率)電源單元。其中該電感線圈是安裝在一反應室之頂部，且該電感線圈設置在一絕緣視窗之外面，該絕緣視窗是安裝在設有該ESC的反應室頂部，當該RF電源單元開始供電時，該反應室會形成一磁場。該RF電源單元接收一源功率控制信號後，為該電感線圈供電。
在一較佳實施例中，該控制器控制設有該反應室之等離子體反應器的操作。為確保該元件的去除吸附，該控制器輸出該源功率控制信號、該上升控制信號及一去除吸附控制信號，並在該元件之除吸附過程中，控制一引入到該反應室中之去除吸附氣體的品質流量，同時控制該反應室中之壓力。
在一較佳實施例中，由於向該反應室中引入了去除吸附氣體，且該電感線圈產生該磁場，因此該反應室中便產生該抗靜電之清洗等離子體。
在一較佳實施例中，該吸附電源單元接收到該去除吸附控制信號後，會停止向該ESC的電極提供一吸附電源，使該ESC之電極接地。
在一較佳實施例中，當該上升單元將該元件提升後，該抗靜電的清洗等離子體就會充滿了該元件和該ESC間之空間內，以加速了處於該件和該ESC之間電荷的去除，乾燥清洗了該ESC之表面和反應室之內部，去除灰塵顆粒，其中該灰塵顆粒是在該上升單元使該ESC去除對該元件的吸附過程中產生的。
為達成上述目的之技術手段在於提供了一種等離子體反應器中元件去除吸附的方法。該方法包括在一反應室中使用一種ICP源功率的電感線圈產生一抗靜電的清洗等離子體，並安裝在一ESC表面上、且其內設有該反應室的元件和該ESC間形成一電荷去除通道，去除了透過該上升單元使該ESC去除對該元件的吸附，該上升單元將該元件提升到一個最大高度時停頓一設定時間，停止產生該抗靜電之清洗等離子體。
在另一較佳實施例中，當該元件被去除吸附後，該元件底面和該ESC表面上中部間形成之空間，與該元件底面和該ESC表面上邊緣部分間形成之空間，以保持同樣的狀態。當該上升單元使該ESC去除對該元件的吸附時，該抗靜電之清洗等離子體會充滿在該元件和該ESC間之空間。結果，該元件、該ESC和一地板之間會形成一閉合之電路結構。由於有該閉合之電路，因此該抗靜電之清洗等離子體可以加速去除該元件和該ESC間殘留的電荷。該抗靜電之清洗等離子體能夠乾燥清洗該反應室之內部和該ESC之表面，去除灰塵顆粒，其中該灰塵顆粒是在該上升單元使該ESC去除對該元件吸附過程中所產生之。
為便於 貴審查委員能對本發明之技術手段及運作過程有更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下。
請參閱第1圖所示，本發明所提供較佳實施例的等離子體反應器101的結構示意圖，圖中的等離子體反應器101包括一元件去除吸附設備100。簡而言之，第1圖僅圖示了本發明的一部分，它省略了各個組成結構之間輸出/接收的部分信號。
該元件去除吸附設備100包括一上升單元110、一ICP源功率單元120及一控制器130。該上升單元110使安裝在一ESC(靜電吸盤)140表面上的元件200，以設定的速度上升或下降。該設定速度大約為X(3.125 mm/s≦X≦12.5 mm/s)，這個速度使該ESC(靜電吸盤)140去除對該元件200的吸附時，不會產生間歇振盪的現象。
該ESC(靜電吸盤)140包括一電極141和一陶瓷鍍膜142。該陶瓷鍍膜142是鍍在該電極141的一外表面上。如果該電極141上通有直流(DC)電壓，該陶瓷鍍膜142就會發生極化，而該元件200就被吸附到該ESC(靜電吸盤)140上。該電極141與一吸附電源單元150相連，同時該ESC(靜電吸盤)140的底部與一偏置電源單元190相連。
該吸附電源單元150包括一DC電壓電源151、一高伏電壓產生器152及一RF(無線射頻)噪音篩檢程式153。該高伏電壓產生器152在該DC電壓電源151的基礎上產生一高伏的吸附電源。該高伏電壓產生器152接收到該控制器130輸送的吸附控制信號(CK)後，穿過該RF噪音篩檢程式153為該電極141提供一吸附電源。同樣地，該高伏電壓產生器152接收到該控制器130輸送的去除吸附控制信號(CK)後，停止向該電極141提供該吸附電源，該電極141透過該高伏電壓產生器152的輸出電阻形成接地。
該偏置電源單元190可以包括一低頻RF偏置發生器191、一高頻RF偏置發生器192及二偏置阻抗適配線圈193、194。該控制器130控制該偏置電源單元190。在該元件的蝕刻過程或沉澱過程中，該偏置電源單元190接收到該控制器130發出的偏置控制信號(LPC1和LPC2)(圖中未顯示)後，將一低頻偏置RF電源與一高頻偏置RF電源進行混合並輸送到該ESC(靜電吸盤)140的底部。在第1圖中，該偏置電源單元190將一低頻偏置RF電源與一高頻偏置RF電源進行混合並輸送到該ESC(靜電吸盤)140的底部僅為本發明的一個實施例，該偏置電源單元190還可以根據需要設計成各種模式的結構和操作方式。
該上升單元110包括複數上升柱111、一上升柱支撐112、一圓筒113及一圓筒驅動114。該等上升柱111的一端可以在該元件200上升或下降時，支撐該元件200的底面。如第2圖所示，該等上升柱111在本實施例中可以是三個。此外該等上升柱111的數量也可以根據需要進行增加。該等上升柱111安裝在該ESC(靜電吸盤)140中並穿過該ESC(靜電吸盤)140。
該上升柱支撐112是安裝在該ESC(靜電吸盤)140的下面。該上升柱支撐112與該等上升柱111的另一端相連，並支撐該等上升柱111。該圓筒113包括一與上升柱支撐112相連的活塞113a。透過一管道(P4或P5)引入的空氣所產生的壓力，使該活塞113a上升或下降，從而使與該活塞113a相連的上升柱支撐112也隨之上升或下降。由於該圓筒113使該支撐柱支撐112上升或下降，該等上升柱111也會上升或下降。
該圓筒驅動114接收到該控制器130發出的提升控制信號(LCTL)後，通過該管道(P4)向該圓筒113中引入空氣，使該活塞113a上升。此外，該圓筒驅動114接收到該控制器130發出的下降控制信號(FCTL)後，通過該管道(P5)向該圓筒113中引入空氣，使該活塞113a下降。
當裝在該ESC(靜電吸盤)140表面上的元件200上升或下降時，該上升單元110(例如該上升單元110的複數上升柱111)會支撐該元件200，使該元件200的底面與該ESC(靜電吸盤)140表面上之間的中間部分處形成的空間，與該元件200的底面與該ESC140(靜電吸盤)表面上之間的邊緣部分處形成的空間，以保持同樣的狀態。
該ICP源功率單元120包括一電感線圈121及一RF電源單元122。該電感線圈121設置在一絕緣視窗103的外面，該絕緣視窗103是安裝在設有該ESC(靜電吸盤)140的反應室102頂部。當該RF電源單元122開始供電時，該電感線圈121會形成一磁場。由於該反應室102中引入了去除吸附氣體，並且該電感線圈121也形成了該磁場，因此該反應室102中就可以產生一抗靜電的清洗等離子體。
當該上升單元110提升該元件200時，該抗靜電的清洗等離子體便能充滿該元件200與該ESC(靜電吸盤)140之間的空間。結果，該元200、該ESC(靜電吸盤)140和一地板之間會形成一閉合的電路結構，使該抗靜電的清洗等離子體能有效地去除該元件200和該ESC(靜電吸盤)140之間存在的殘留電荷。此外，該抗靜電的清洗等離子體還能乾燥清洗反應室102的內部以及該ESC(靜電吸盤)140的表面，去除灰塵顆粒，其中該等灰塵顆粒是在該上升單元110使該ESC(靜電吸盤)140去除對該元件200的吸附過程中產生的。
該RF電源單元122包括一RF源功率發生器123及一適配線圈(如一RF適配器)124。該RF源功率發生器123接收到該控制器130發出的源功率控制信號(SPC)後，產生一RF電源。該RF源功率發生器123透過該適配線圈124向該電感線圈121提供該RF電源。當接收到該控制器130發出的電源控制信號(PCTL)後，該RF源功率發生器123改變了向該電感線圈121提供的RF電源的功率值。此外，該RF源功率發生器123接收到該控制器130發出的源功率停止信號(SPF)後，停止向該電感線圈121提供該RF電源。
該控制器130控制設有該反應室102的等離子體反應器101的操作。為了確保該元件200能去除吸附，該控制器130需要發出一源功率控制信號(SPC)、一上升控制信號(LCTL)及一去除吸附控制信號(DCK)。該控制器130在該元件200的去除吸附過程中，控制一種引入到該反應室102中的去除吸附氣體的品質流量，同時控制該反應室102中的壓力。該去除吸附氣體可以包括氬氣(Ar)，氧氣(O2
)或氬氣(Ar)和氧氣(O2
)的混合物。
該吸附電源單元150接收到該控制器130發出的去除吸附控制信號(DCK)後，停止向該ESC(靜電吸盤)140的電極141提供一DC電源的吸附電源，使該ESC(靜電吸盤)140的電極141接地。
該圓筒113一側的上部裝有一上限感測器115，而該圓筒113另一側的下部裝有一下限感測器116。該上限感測器115感應到該活塞113a上升到最高點的位置，然後將該感應信號發給該控制器130。該下限感測器116感應到該活塞113a下降到最低點的位置，然後將該感應信號發給該控制器130。基於上限感測器115發送的感應信號，該控制器130可以識別到該元件200已經上升到最高點。同樣地，基於該下限感測器116發送的感應信號，該控制器130可以識別到該元件200已經下降到最低點。
該控制器130包括一存儲空間(圖中未顯示)。該控制器130的存儲空間可以存儲向該電感線圈121提供的RF電源的功率值，以及去除吸附的功率值。該存儲空間可以存儲該上升單元110重複進行的上/下運動次數，該上升單元110的上升和下降速度、該反應室102的內部壓力、各種延誤時間、操作時間，及停頓時間等等。此外，該控制器130的存儲空間還可以額外地存儲在等離子體101的操作中設定的其他值。根據使用者的需要，可以將這些存儲在該控制器130存儲空間中的設定值設置成各種大小和種類。
為了確保該元件200的蝕刻過程，該控制器130發出一源功率控制信號(SPC)及一吸附控制信號(CK)。該控制器130在蝕刻過程中控制一種引入到該反應室102中的蝕刻氣體的品質流量，並控制該反應室102中的壓力。由於蝕刻氣體被引入到該反應室102中，並且該電感線圈121還形成了磁場，因此該反應室102中能產生蝕刻等離子體。
該反應室102的下面裝有一閘室閥171。該閘室閥171由一馬達172控制其開關。並且該閘室閥171的下面裝有一渦輪泵182。該反應室102的一側透過一管道(P6)、一閥門(V6)和一管道(P7)與一初步抽氣泵181相連。安裝在該渦輪泵182一側的管道(P8)透過該閥門(V7)和該管道(P9)，與該管道(P7)相連。該初步抽氣泵181的一側裝有一排氣管183。該控制器130可以控制該閥門(V6和V7)的開/關操作。
該初步抽氣泵181和該渦輪泵182將該反應室102中的殘留氣體和空氣予以抽出，使該反應室102的內部呈真空。當該渦輪泵182不工作，而僅有該初步抽氣泵181工作時，該閥門(V6)打開，則該閥門(V7)關閉。當該初步抽氣泵181和該渦輪泵182都工作時，該閥門(V6)便關閉，而該閥門(V7)則打開。該初步抽氣泵181粗略地控制該反應室102中的內部壓力，而該渦輪泵182精確地控制該反應室102中的內部壓力。
下面將具體說明使用元件去除吸附設備去除該元件200吸附的方法。請參閱第3圖所示，為第1圖的等離子體反應器中元件去除吸附過程的流程圖。
步驟1100中，該控制器130使用ICP源功率單元120中的電感線圈121，在反應室102中產生抗靜電的清洗等離子體。
步驟1200中，該控制器130控制了該吸附電源單元150，在該元件200和該ESC(靜電吸盤)140之間形成一去除電荷的通道，其中該元件200是安裝在該ESC(靜電吸盤)140表面上的，而該ESC(靜電吸盤)140是設置在該反應室102中的。
步驟1300中，在該控制器130的控制下，該上升單元110使該ESC(靜電吸盤)140去除對該元件200的吸附。當該元件200被去除吸附時，該元件200底面和該ESC(靜電吸盤)140表面上中部之間形成的空間，與該元件200底面和該ESC(靜電吸盤)140表面上邊緣部分之間形成的空間，以保持同樣的狀態。
此外，當該上升單元110使該ESC(靜電吸盤)140去除對該元件200的吸附時，該抗靜電的清洗等離子體便會充滿該元件200和該ESC(靜電吸盤)140之間的空間。結果，該元件200、該ESC(靜電吸盤)140和一地板之間會形成一閉合的電路結構。由於有該閉合的電路，因此該抗靜電的清洗等離子體可以加速去除該元件200和該ESC(靜電吸盤)140間殘留之電荷。該抗靜電的清洗等離子體能夠乾燥清洗該反應室102之內部及該ESC(靜電吸盤)140之表面，以去除灰塵顆粒，而該灰塵顆粒是在該上升單元110利用該ESC(靜電吸盤)140去除對該元件200之吸附過程中所產生之。
在該元件200去除吸附之過程中，清潔的化學等離子體被用作為該抗靜電之清洗等離子體，因此它能利用該閉合電路結構加速去除殘留的電荷，並同時乾燥清洗該反應室102之內部及該ESC(靜電吸盤)140之表面，表現出去除灰塵顆粒的額外功能，而該灰塵顆粒是該上升單元110在使該ESC(靜電吸盤)140去除對該元件200之吸附過程中所產生之。
然後在那之後的步驟1400中，該控制器130根據是否接收到該上限感測器115發出的感應信號，來確定是否使該上升單元110將該元件200上升到最高點。
當該上升單元110將該元件200上升到最高點後，即步驟1500中，該控制器130要停頓一個設定的時間。結果，在這段設定的時間內，該抗靜電的清洗等離子體持續地乾燥清洗該ESC(靜電吸盤)140的表面。透過手動的輸入方式(圖中未顯示)，使用者可以在該控制器130中存儲空間內存儲的步驟1500中的停頓時間內，任意地設定一個時間。
然後在步驟1600中，該控制器130控制該ICP源功率單元120，使後者停止產生該抗靜電的清洗等離子體。
請參閱第4圖所示，為第3圖中步驟1100的詳細流程圖。
在步驟1101中，該控制器130控制一供氣單元160向該反應室102中引入一去除吸附氣體。更詳細的過程是，該控制器130向一供氣單元160發出一去除吸附氣體引入信號(DKGAS)。該供氣單元160收到該去除吸附氣體引入信號(DKGAS)後，透過一管道(P10)向該氣體引入器104和105中引入該去除吸附氣體。同時，該供氣單元160輸出涉及該供氣單元160中流出的去除吸附氣體的品質流量資訊給該控制器130。因此，在步驟1102中，該控制器130接收了該供氣單元160中發出的品質流量資訊後，確定是否將該去除吸附氣體的品質流量穩定為一個設定的品質流量值。
如果該去除吸附氣體的品質流量穩定為設定的品質流量值，在步驟1103中，該控制器130接收了一室壓力錶106發出的壓力測量資訊(PR)後，確定是否將該反應室102內部的壓力設置成一個預定的壓力值。
如果該反應室102內部的壓力沒有設置成預定的壓力值，在步驟1104中，該控制器130透過控制裝於該反應室102下面的閘室閥171所打開面積的大小，來控制該反應室102內部的壓力。該控制器130可以透過控制該馬達172來控制該閘室閥171所打開面積的大小。接著該控制器130就會重複步驟1103的操作。
如果該反應室102內部的壓力已經設置成預定的壓力值，該控制器130就會向該RF電源單元122發出一源功率控制信號(SPC)。結果，在步驟1105中，該RF電源單元122接收到該源功率控制信號(SPC)後，向該電感線圈121提供一RF電源。同時，該RF電源單元122向該電感線圈121提供一個預定的相關功率值的RF電源，並向該控制器130發出資訊，其中這些資訊涉及提供給該電感線圈121的RF電源的功率值。
然後在步驟1106中，該控制器130確定是否在儲存在該控制器130的存儲空間中預先設定該去除吸附功率值。使用者可以透過手動地調整一個輸入構件(圖中未顯示)，實現在該控制器130的存儲空間中任意地預先設定該去除吸附功率值。
如果儲存在該控制器130的存儲空間中預先設定了該去除吸附功率值，那麼在步驟1107中，該控制器130確定是否使該RF電源的功率值(如參考功率值)等於該去除吸附功率值。如果該RF電源的功率值(如參考功率值)等於該去除吸附功率值，那麼在步驟1108中，該控制器130使該RF電源的功率值保持不變。
如果該RF電源的功率值不等於該去除吸附功率值，該控制器130就會向該RF電源單元122發出一個電源控制信號(PCTL)。結果，在步驟1109中，該RF電源單元122接收到該電源控制信號(PCTL)之後，會將供給該電感線圈121的RF電源的功率值改變為與該去除吸附功率值相等，例如，當步驟1105中產生該RF電源功率值為600W，而該去除吸附功率值為300W，該RF電源單元122就會降低提供給該電感線圈121之RF電源功率值，使該RF電源功率值從600W降到300W。
選擇性地，當該RF電源單元122接收到該電源控制信號(PCTL)後，會降低提供給該電感線圈121之RF電源功率值，使其符合預定的功率值。同時，根據接收到該RF電源單元122發出之RF電源功率值，該控制器130可以檢查該RF電源功率值是否達到了該去除吸附功率值。
當步驟1106中，或者在後面的步驟1108或1109或1110中沒有在該控制器130的存儲空間中預定該去除吸附功率值，該控制器130會控制一種引入到該元件200底面、確保冷卻該元件200的冷卻氣體，使它排放到該反應室102的外面。
具體而言，在該元件200蝕刻過程或沉澱過程中，該氦氣(He)和該冷卻氣體被引入到該元件200的底面。如圖2所示，該ESC(靜電吸盤)140上設有若干個通氣孔(H1和H2)，該等通氣孔(H1和H2)均分別與各自對應的管道(P1和P2)相連。該等管道(P1和P2)穿過整個該ESC(靜電吸盤)140與該等通氣孔(H1和H2)相連。
在蝕刻過程或沉澱過程中，該控制器130打開閥門(V1、V2和V5)，關閉閥門(如放下閥門)(V3和V4)。該控制器130將開/關控制信號(圖中未顯示)分別發給閥門(V1至V5)，從而控制閥門(V1至V5)的開關。此外在蝕刻過程或沉澱過程中，該控制器130還透過控制一壓力控制器173來實現對引入到管道(P1和P2)中的冷卻氣體所產生的壓力進行控制。
當該元件200被去除吸附時，該控制器130會關閉該等閥門(V1、V2和V5)，打開閥門(V3和V4)。從而使引入到該等管道(P1和P2)中的冷卻氣體一次通過該管道(P3)、該反應室102和初步抽氣該閘室閥171的開放區全部排出。
請參閱第5圖所示，為第3圖中步驟1200的詳細流程圖。
該控制器130向該吸附電源單元150發出一去除吸附控制信號(DCK)。結果，在步驟1201中，接收到該去除吸附控制信號(DCK)的吸附電源單元150停止向該ESC(靜電吸盤)140的電極141提供吸附電源。於是在步驟1202中，該吸附電源單元150與該ESC(靜電吸盤)140的電極141相連，使之接地。雖然第1圖中沒有詳細圖示，但是該吸附電源單元150實際上是透過一內部電路與該電極141相連，然後接地。
另一方面，該元件200被去除吸附，該控制器130向一偏置電源單元190發出一偏置停止信號(LPF1和LPF2)。結果，該偏置電源單元190停止向該ESC(靜電吸盤)140的底部提供一偏置電源。之所以在該元件200被去除吸附的同時停止向該ESC(靜電吸盤)140的底部提供該偏置電源，是為了防止該ESC(靜電吸盤)140中形成的半偏置會引起電荷蓄積現象。
例如，未安裝一ICP源功率單元120或一CCP(電容耦合等離子體)頂端源功率單元120’(如第9圖所示)的等離子體反應器401需要向該ESC(靜電吸盤)140的底部提供一偏置RF電源，使該反應室102內部可以產生抗靜電的清洗等離子體。同時，該偏置RF電源會產生一個半偏置情況，從而會加速該ESC(靜電吸盤)140中的電荷累積。而該ESC(靜電吸盤)140中產生的電荷累積會中斷該ESC(靜電吸盤)140去除對該元件200的吸附，引起粘附現象。因此如第8圖所示會產生一系列的問題，一元件301會停止在一ESC(靜電吸盤)302的上表面，由於沒有從該ESC(靜電吸盤)302上解除吸附而發生損壞。而該元件301損壞後產生的碎片會進一步污染損壞吸附該元件301的ESC(靜電吸盤)302。而清除這些碎片需要花費很長的時間。並且在該ESC(靜電吸盤)302進行清潔時，使用者無法使用該等離子體反應器401，從而引起產量的減少。
與之不同的是，裝有該ICP源功率單元120或該CCP(電容耦合等離子體)頂端源功率單元120’(如第9圖所示)的等離子體反應器401不需要向該ESC(靜電吸盤)302的底部提供一偏置RF電源，因為該ICP源功率單元120或該CCP頂端源功率單元120’就可以使該反應室102內部產生抗靜電的清洗等離子體，因此能夠防止該ESC(靜電吸盤)302中形成半偏置情況，也就不會產生電荷的累積。
裝有該CCP頂端源功率單元120’的等離子體反應器401能防止該ESC(靜電吸盤)302中產生電荷累積，但是與裝有該ICP源功率單元120的等離子體反應器101相比，會由於等離子體密度的大幅下降引起該反應室102和該ESC(靜電吸盤)302內部清潔度的降低。此外，在裝有該CCP頂端源功率單元120’的等離子體反應器401中，使用必須要防止噴濺引起的上電極損壞。因此，本發明所述的該元件去除吸附設備及方法更優選裝有該ICP源功率單元120的等離子體反應器101，而不是裝有該CCP頂端源功率單元120’的等離子體反應器401。
請參閱第6圖所示，為第3圖中步骤1300的詳細流程圖。
在步驟1301中，該控制器130確定該元件200預定被上下移動的次數。該元件200預定被上下移動的次數至少為一次。
如果步驟1302中預定了該元件200被上下移動的次數，那麼該控制器130會控制該上升單元110，使之在一預定延遲時間(T)內以一預定速度提升該元件200。具體而言，該控制器130向該圓筒驅動114發出一提升控制信號(LCTL)，並停頓預定的延遲時間(T)。在此該預定延遲時間是指時間(T)大約為0<T0.6秒。該預定速度是指速度約為X(3.125 mm/s≦X≦12.5 mm/s)。
該圓筒驅動114接收到該提升控制信號(LCTL)後，透過該管道(P4)向該圓筒113中引入空氣。結果，該圓筒113的活塞113a向上移動，使該上升柱支撐112和該上升柱111隨之向上移動，於是該ESC(靜電吸盤)140去除了對該元件200的吸附。
步驟1303中，該控制器130在該預定延遲時間(T)過去之後會控制該上升單元110，使之在該預定延遲時間(T)內以該預定速度提升該元件200。具體而言，該控制器130向該圓筒驅動114發出一下降控制信號(FCTL)並停頓該預定延遲時間(T)。
該圓筒驅動114接收到該下降控制信號(FCTL)之後，透過該管道(P5)向該圓筒113中引入空氣。結果，該圓筒113中的活塞113a向下移動，該上升柱支撐112和該上升柱111隨之下降，於是使該元件200也下降並與該ESC(靜電吸盤)140的表面上發生接觸。
在步驟1304中，該控制器130統計該元件200升降的次數，並確定其次數是否達到了預定的次數。如果該元件200升降的次數未達到了預定的次數，那麼該控制器130會再次操作步驟1302和步驟1303。
如果該元件200升降的次數達到了步驟1304中預定的次數，或者該元件200重複升降的次數不是步驟1301、步驟1305中預定的次數，那麼該控制器130會控制該上升單元110，使該預定速度會提升該元件200上升到最高點。
請參閱第7圖所示，為第3圖中步骤1600的詳細流程圖。
步驟1601中，該控制器130控制該供氣單元160停止向該反應室102中引入去除吸附氣體。具體而言，該控制器130向該供氣單元160發出一去除吸附氣體停止信號(DKGASST)，而該供氣單元160接收到該去除吸附氣體停止信號(DKGASST)後，就停止向該氣體引入器104、105中引入該去除吸附氣體。
在步驟1602中，該控制器130控制馬達該172最大程度地打開該閘室閥171。該控制器130向該RF電源單元122發出一源功率停止信號(SPF)。結果在步驟1603中，該RF電源單元122接收到該源功率停止信號(SPF)後，停止向該電感線圈121提供該RF電源。這樣就完成了該元件200的去除吸附。
請參閱第9圖所示，為本發明的另一較佳實施例之等離子體反應器401的結構示意圖，圖中的等離子體反應器401包括一元件去除吸附設備100’。
等離子體反應器401的結構與操作方式都與第1圖中所示的等離子體反應器101相似。此外，該元件去除吸附設備100’的結構與操作方式都與第1圖中所示的元件去除吸附設備100相似。因此，在這個實施例中，僅重點說明元件去除吸附設備100與100’的不同之處，以使說明簡明扼要。
該元件去除吸附設備100與100’的不同之處是該元件去除吸附設備100’沒有安裝該ICP源功率單元120，而是安裝了該CCP頂端源功率單元120’。該CCP頂端源功率單元120’包括該RF電源單元122和一上電極413。該上電極413是由一絕緣部分412固定的，其中該絕緣部分412中含有一安裝在該反應室102頂端的開放式室上體411。該開放式室上體411被該上電極413和該絕緣部分412密封。該開放式室上體411是接地的。該RF電源單元122由該控制器130控制，並向該上電極413提供一RF電源。
該上電極413下面設有一GDP(氣體分佈板)414，並且該GDP(氣體分佈板)414由該絕緣部分412固定。安裝在該上電極413上，且穿過整個上電極413的管道(P10)引入一去除吸附氣體，該GDP(氣體分佈板)414使該氣體均勻分佈。該元件去除吸附設備100’以與第3圖所示的元件去除吸附設備100類似的方式，完成對該元件的去除吸附操作。
如上所述，本發明所述的等離子體反應器的元件去除吸附設備和使用該設備進行元件去除吸附的方法能自動地識別出該反應室102中的一迴圈，並使用該ICP源功率單元120產生一抗靜電之清洗等離子體，通過該上升單元110使該ESC(靜電吸盤)140去除對該元件之吸附，從而使該抗靜電之清洗等離子體能充滿該元件200和該ESC(靜電吸盤)140間之空間。結果該元件200、該ESC(靜電吸盤)140和一地板間會形成一閉合電路結構。由於有該閉合電路結構，使該抗靜電之清洗等離子體可以加速去除該元件200和該ESC(靜電吸盤)140間殘留之電荷。此外該抗靜電之清洗等離子體能夠乾燥清洗該反應室102之內部和該ESC(靜電吸盤)140之表面，以去除灰塵顆粒，而該灰塵顆粒是在該上升單元110使該ESC(靜電吸盤)140去除對該元件200之吸附過程中所產生之。
此外，由於加速去除了該元件200和該ESC(靜電吸盤)140之間的電荷，因此縮短了該元件去除吸附的時間，防止該元件200因間歇振盪現象或粘附現象而引起的損壞。
因此，由於抗靜電的清洗等離子體能充滿該元件200和該ESC(靜電吸盤)140之間的空間，乾燥清洗該ESC(靜電吸盤)140表面的同時也能乾燥清洗該元件200，因此縮短了該ESC(靜電吸盤)140的清洗時間。
因此無論元件處理(如蝕刻處理)終端是否被縮短，都能實現一段無晶片原位置的室清洗操作，從而縮短整個處理時間，提高等離子體反應器的生產量。
等離子體反應器的元件去除吸附設備和使用該設備進行元件去除吸附方法能使用該ICP源功率單元120或該CCP頂端源功率單120’元代替該ESC(靜電吸盤)140電極來產生抗靜電的清洗等離子體，從而防止該ESC(靜電吸盤)140中形成半偏置，引起電荷累積現象。
此外，等離子體反應器的元件去除吸附設備和使用該設備進行元件去除吸附方法不會引起間歇振盪現象，防止因該元件200和該ESC(靜電吸盤)140之間未完全去除的電荷，使該元件200離開其在該ESC(靜電吸盤)140上的原位置，發生損壞，上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
100、100’．．．元件去除吸附設備
101．．．等離子體反應器
102．．．反應室
103．．．絕緣視窗
104．．．氣體引入器
105．．．氣體引入器
110．．．上升單元
111．．．上升柱
112．．．上升柱支撐
113．．．圓筒
113a．．．活塞
114．．．圓筒驅動
115．．．上限感測器
116．．．下限感測器
120．．．ICP源功率單元
120’．．．CCP頂端源功率單元
121．．．電感線圈
122．．．RF電源單元
123．．．RF源功率發生器
124．．．適配線圈
130．．．控制器
140、302．．．ESC(靜電吸盤)
141．．．電極
142．．．陶瓷鍍膜
150．．．吸附電源單元
151．．．DC電壓電源
152．．．高伏電壓產生器
153．．．RF(無線射頻)噪音篩檢程式
160．．．供氣單元
171．．．閘室閥
172．．．馬達
173．．．壓力控制器
181．．．初步抽氣泵
182．．．渦輪泵
183．．．排氣管
190．．．偏置電源單元
191．．．低頻RF偏置發生器
192．．．高頻RF偏置發生器
193．．．偏置阻抗適配線圈
194．．．偏置阻抗適配線圈
200、301．．．元件
411．．．開放式室上體
412．．．絕緣部分
413．．．上電極
414．．．GDP(氣體分佈板)
H1、H2．．．通氣孔
P1~P10．．．管道
V1~V7．．．閥門
1100．．．步驟
1101~1110．．．步驟
1200．．．步驟
1201~1202．．．步驟
1300．．．步驟
1301~1304．．．步驟
1400．．．步驟
1500．．．步驟
1600．．．步驟
1601~1603．．．步驟
第1圖為本發明等離子體反應器較佳實施例的結構示意圖，圖中的等離子體反應器包括一元件去除吸附設備；
第2圖為第1圖中的靜電吸盤(ESC)的結構示意圖；
第3圖為第1圖中的等離子體反應器中元件去除吸附過程的流程圖；
第4圖為第3圖中的步驟1100的詳細流程圖；
第5圖為第3圖中的步驟1200的詳細流程圖；
第6圖為第3圖中的步驟1300的詳細流程圖；
第7圖為第3圖中的步驟1600的詳細流程圖；
第8圖所示的照片是當一個元件被去除吸附時，該元件被損壞並附著到ESC表面上，其中的等離子體反應器沒有ICP源功率單元，其中該等離子體反應器是作為設有本發明較佳實施例所述的元件去除吸附設備的等離子體反應器的等比例；以及
第9圖為等離子體反應器另一較佳實施例的結構示意圖，圖中的等離子體反應器包括一元件去除吸附設備。
100．．．元件去除吸附設備
101．．．等離子體反應器
102．．．反應室
103．．．絕緣視窗
104．．．氣體引入器
105．．．氣體引入器
110．．．上升單元
111．．．上升柱
112．．．上升柱支撐
113．．．圓筒
113a．．．活塞
114．．．圓筒驅動
115．．．上限感測器
116．．．下限感測器
120．．．ICP源功率單元
121．．．電感線圈
122．．．RF電源單元
123．．．RF源功率發生器
124．．．適配線圈
130．．．控制器
140．．．ESC(靜電吸盤)
141．．．電極
142．．．陶瓷鍍膜
150．．．吸附電源單元
151．．．DC電壓電源
152．．．高伏電壓產生器
153．．．RF(無線射頻)噪音篩檢程式
160．．．供氣單元
171．．．閘室閥
172．．．馬達
173．．．壓力控制器
181．．．初步抽氣泵
182．．．渦輪泵
183．．．排氣管
190．．．偏置電源單元
191．．．低頻RF偏置發生器
192．．．高頻RF偏置發生器
193．．．偏置阻抗適配線圈
194．．．偏置阻抗適配線圈
200．．．元件
Claims (17)
- 一種等離子體反應器之元件去除吸附設備，包括：一上升單元，其接收一上升控制信號後，開始提升裝在一ESC(靜電吸盤)上表面之元件，並在該元件被提升後支撐該元件，使該元件底面中部與該ESC上表面中央部位間形成之空間，及該元件底面邊緣部分與該ESC上表面邊緣部分間形成之空間，保持同樣之狀態；一ICP(電感耦合等離子體)源功率單元，其包括一電感線圈及一RF(射頻)電源單元，該電感線圈設置在一絕緣視窗之外面，而該絕緣視窗安裝在一反應室之頂端，其中該反應室設有該ESC，在該電感線圈被提供一RF電源時，會形成一磁場，而該RF電源單元接收一源功率控制信號後，才向該電感線圈提供上述該RF電源；以及一控制器，其用於控制操作設有該反應室之等離子體反應器，用以確保該元件之去除吸附，且該控制器發出一源功率控制信號、一上升控制信號及一去除吸附控制信號，並在該元件之去除吸附過程中，控制一引入到該反應室中之去除吸附氣體之品質流量，同時控制該反應室中之壓力，又，該控制器會再向該上升單元發出一下降控制信號，該上升單元接收到該下降控制信號後，會將該元件下降，直至到該元件與該ESC上表面相接觸，在一預定延遲時間差內，至少進行一次選擇性地發出該上升控制信號和及該下降控制信號的操作之後，該控制器會再次發出該上升控制信號，同時，在該控制器之控制下，該上升單元會至少進 行一次提升或降落該元件之操作後，會在接收到該控制器再次發出該上升控制信號時提升該元件；其中，由於向該反應室中引入該去除吸附氣體，並在該電感線圈產生該磁場，且該反應室中會產生一抗靜電之清洗等離子體，而一吸附電源單元接收該去除吸附控制信號後，會停止向該ESC之電極提供一吸附電源，使該ESC之電極接地，在該上升單元提升該元件後，該抗靜電之清洗等離子體便會充滿該元件及該ESC間之空間，以加速去除該元件及該ESC間存在之電荷，且在乾燥清洗該ESC之表面及該反應室之內部時，以去除灰塵顆粒，而該灰塵顆粒是在該上升單元利用該ESC去除對該元件之吸附過程中產生之。
- 如申請專利範圍第1項所述之元件去除吸附設備，其中在保證該元件之蝕刻過程，該控制器發出該源功率控制信號及吸附控制信號，控制那些在蝕刻過程中所引入到該反應室中蝕刻氣體之品質流量，且同時控制該反應室中之壓力，由於向該反應室中引入該了蝕刻氣體，並在該電感線圈產生該磁場，因此該反應室中會產生一蝕刻等離子體，同時該吸附電源單元在接收到該吸附控制信號後，會向該ESC之電極提供該吸附電源。
- 如申請專利範圍第1項所述之元件去除吸附設備，其中在該元件在被去除吸附後該控制器向該RF電源單元發出該源功率控制信號，而該吸附電源單元發出該去除吸附控制信號，且該上升單元發出該上升控制信號，同時使該RF電源單元在接收到該源功率控制信號後，會向該電感線圈提供一參考功率值之RF電源。
- 如申請專利範圍第3項所述之元件去除吸附設備，其中該控制器，包括一存儲參考功率值及一去除吸附功率值之存儲空間，在該參考功率值不等於該去除吸附功率值時，該控制器便會向該RF電源單元發出一電源控制信號，以向該上升單元發出該上升控制信號，在該RF電源單元接收到該電源控制信號後，會將提供給該電感線圈之RF電源功率值改變為該去除吸附功率值。
- 如申請專利範圍第1項所述之元件去除吸附設備，其中該預定延遲時間所指之時間(T)，為0<T0.6秒。
- 如申請專利範圍第1項所述之元件去除吸附設備，其中該上升單元將該元件以X速度提升或降落，而該X速度為3.125mm/s≦X≦12.5mm/s。
- 如申請專利範圍第1項所述之元件去除吸附設備，其中該上升單元包括：複數上升柱，其安裝在該ESC中並穿過整個該ESC，當該元件被提升後，該等上升柱之一端會支撐該元件之底面；一上升柱支撐，其安裝在該ESC之下面，且與該等上升柱之另一端相接，以支撐該等上升柱；一圓筒，其包括一與該上升柱支撐相連之活塞，在外部引入之空氣壓力下，該圓筒會移動該活塞，從而提升該上升柱支撐；以及一圓筒驅動，旗接收到該升控制信號後，向該圓筒內引入一空氣，使該圓筒會提升該上升柱支撐，同時也使該等上升柱隨之上升。
- 如申請專利範圍第7項所述之元件去除吸附設備，其中該圓筒一側之上部設有一上限感測器，透過該上限感測器之感應訊號，使該控制器會識別出該等上升柱完成上升之時間點，並在該等上升柱完成上升以及該預定延遲時間之後，該控制器向該RF電源單元發出一源功率關閉信號，該RF電源單元接收到該源功率關閉信號後，停止向該電感線圈提供該RF電源，該抗靜電之清洗等離子體會在該預定延遲時間內持續地乾燥清洗該ESC之表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之元件去除吸附設備，其中該除吸附氣體包括氬氣(Ar)、氧氣(O2)，及一氬氣(Ar)和氧氣(O2)的混合氣體。
- 一種等離子體反應器之元件去除吸附方法，其步驟包括：使用一ICP(電感耦合等離子體)源功率單元提供給一電感線圈在一反應室中產生一抗靜電之清洗等離子體；在一元件及一ESC間存在之電荷形成一去除之通道，其中該元件設置在該ESC(靜電吸盤)之上表面，並設有該反應室；用一上升單元使該ESC去除對該元件之吸附，透過一控制器預先設定該元件之升降移動次數時，該上升單元會在一預定延遲時間內，以一預定速度反復提升、降落該元件，以達到預定之升降移動次數，該控制器預先未設定該元件之升降移動次數時，該上升單元會以該預定速度將該元件提升到最高點；該上升單元將該元件提升到最高點時，停頓一預定時間； 以及停止產生該抗靜電之清洗等離子體；其中，在該元件被去除吸附時，該元件底面中部及該ESC上表面中部間形成之空間，與該元件底面邊緣部分及該ESC上表面邊緣部分間形成之空間，以保持同樣的狀態，當該上升單元利用該ESC去除對該元件之吸附時，該抗靜電之清洗等離子體便會充滿在該元件和該ESC間之空間，在該元件、該ESC及一地板間形成之閉合電路結構，該閉合電路結構使該抗靜電之清洗等離子體有效地去除該元件及該ESC中殘留之電荷，並乾燥清洗該ESC之表面及該反應室的之內部，以去除灰塵顆粒，而該灰塵顆粒是在為該上升單元使利用ESC去除對該元件吸附過程中所產生之。
- 如申請專利範圍第10項所述之元件去除吸附方法，其中產生該抗靜電之清洗等離子體之步驟，包括：向該反應室中引入一去除吸附氣體；在該去除吸附氣體之品質流量穩定為一固定品質流量值時，控制一閘室閥之打開面積，該閘室閥安裝在該反應室之下面，從而實現對該反應室內部壓力之控制，使該反應室內部壓力變成一固定壓力值；向該電感線圈提供一RF電源；以及將引入到該元件底面，用來確保該元件之冷卻氣體排出在該反應室外面。
- 如申請專利範圍第11項所述之元件去除吸附方法，其中產生該抗靜電之清洗等離子體之步驟，復包括： 該控制器預先設定一去除吸附功率值時，使該控制器會在該RF電源被供給之後，以確定該RF電源功率值是否等於該去除吸附功率值；如果該RF電源功率值不等於該去除吸附功率值，在該控制器之控制下，該RF電源功率值會被變化為等於該去除吸附功率值；以及如果該RF電源功率值等於該去除吸附功率值，則該RF電源功率值會保持不變。
- 如申請專利範圍第10項所述之元件去除吸附方法，其中該形成一去除電荷通道之步驟，包括：停止向該ESC之電極提供一吸附電源；以及使該ESC之電極接地。
- 如申請專利範圍第10項所述之元件去除吸附方法，其中該預定延遲時間所指之時間(T)，為0<T0.6秒。
- 如申請專利範圍第10項所述之元件去除吸附方法，其中該預定速度為X，而該預定速度為3.125mm/sX12.5mm/s。
- 如申請專利範圍第11項所述之元件去除吸附方法，其中該停止產生該抗靜電之清洗等離子體之步驟，包括：停止向該反應室內引入該去除吸附氣體；將該閘室閥開至最大；以及停止向該電感線圈提供該RF電源。
- 一種等離子體反應器之元件去除吸附設備，包括：一上升單元，其接收一上升控制信號後，開始提升裝在一ESC (靜電吸盤)上表面之元件，並在該元件被提升後支撐該元件，使該元件底面中部與該ESC上表面中央部位間形成之空間，及該元件底面邊緣部分與該ESC上表面邊緣部分間形成之空間，保持同樣之狀態；一CCP(電容耦合等離子體)頂端源功率單元，其包括一上電極及一RF(射頻)電源單元，該上電極由絕緣部分固定，而該絕緣部分內設有一安裝在該反應室頂端之開放式室上體，該反應室設有一ESC，且該RF電源單元接收一源功率控制信號，向該上電極提供一RF電源；以及一控制器，其用於控制操作設有該反應室之等離子體反應器，用以確保該元件之去除吸附，且該控制器發出一源功率控制信號、一上升控制信號及一去除吸附控制信號，並在該元件之去除吸附過程中，控制一引入到該反應室中之去除吸附氣體之品質流量，同時控制該反應室中之壓力，又，該控制器會再向該上升單元發出一下降控制信號，該上升單元接收到該下降控制信號後，會將該元件下降，直至到該元件與該ESC上表面相接觸，在一預定延遲時間差內，至少進行一次選擇性地發出該上升控制信號和及該下降控制信號的操作之後，該控制器會再次發出該上升控制信號，同時，在該控制器之控制下，該上升單元會至少進行一次提升或降落該元件之操作後，會在接收到該控制器再次發出該上升控制信號時提升該元件；其中，由於向該反應室中引入該去除吸附氣體，並向該上電極提供該RF電源，且該反應室中會產生一抗靜電之清洗等離 子體，而一吸附電源單元接收該去除吸附控制信號後，會停止向該ESC之電極提供一吸附電源，使該ESC之電極接地，在該上升單元提升該元件之後，該抗靜電之清洗等離子體便會充滿該元件和該ESC間之空間，以加速去除該元件及該ESC間存在之電荷，該抗靜電之清洗等離子體會乾燥清洗該ESC之表面及該反應室之內部，以去除灰塵顆粒，而該灰塵顆粒是在該上升單元利用該ESC去除對該元件之吸附過程中所產生之。
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